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Depuis une vingtaine d'années, la fibre optique a pris le dessus et transformé le secteur de la téléphonie longue distance. Elle joue également un rôle majeur dans l'accès à Internet dans le monde entier. Le remplacement du cuivre par la fibre pour les appels longue distance et le trafic Internet entraîne une baisse considérable des coûts.
Pour comprendre le fonctionnement d'un câble à fibre optique , imaginez une paille ou un tuyau en plastique extrêmement long. Par exemple, imaginez un tuyau de plusieurs kilomètres de long. Imaginez maintenant que sa surface intérieure soit recouverte d'un miroir parfait. Imaginez que vous regardiez à l'intérieur du tuyau. À plusieurs kilomètres de là, à l'autre extrémité, un ami allume une lampe torche et la dirige vers l'intérieur du tuyau. Grâce à la surface intérieure parfaitement réfléchissante, la lumière de la lampe torche se reflète sur les parois du tuyau (même s'il est courbé) et vous la voyez à l'autre bout. Si votre ami allumait et éteignait sa lampe torche comme en morse, il pourrait communiquer avec vous à travers le tuyau. C'est le principe de base d'un câble à fibre optique.
Fabriquer un câble à partir d'un tube miroir serait possible, mais il serait encombrant et il serait difficile de recouvrir l'intérieur du tube d'un miroir parfait. Un véritable câble à fibre optique est donc fabriqué en verre. Ce verre est d'une pureté exceptionnelle, si bien que, même sur plusieurs kilomètres de longueur, la lumière peut le traverser (imaginez un verre si transparent qu'une vitre de plusieurs kilomètres d'épaisseur reste parfaitement claire). Le verre est étiré en un filament très fin, d'une épaisseur comparable à celle d'un cheveu. Ce filament est ensuite recouvert de deux couches de plastique.
En recouvrant le verre de plastique, on obtient l'équivalent d'un miroir autour de la fibre optique. Ce miroir crée une réflexion interne totale, à l'instar d'un revêtement miroir parfait à l'intérieur d'un tube. On peut observer ce phénomène de réflexion avec une lampe de poche et une fenêtre dans une pièce sombre. Si l'on dirige la lumière de la lampe de poche à travers la fenêtre à un angle de 90 degrés, elle traverse le verre sans être endommagée. En revanche, si l'on dirige la lumière de la lampe de poche avec un angle très faible (presque parallèle au verre), le verre agit comme un miroir et l'on voit le faisceau se réfléchir sur la fenêtre et atteindre le mur à l'intérieur de la pièce. La lumière se propageant dans la fibre optique se réfléchit de cette manière sous des angles faibles et reste entièrement à l'intérieur de la fibre.
Pour transmettre des conversations téléphoniques via un câble à fibre optique, les signaux vocaux analogiques sont convertis en signaux numériques (voir « Fonctionnement de l'enregistrement analogique et numérique » pour plus de détails). Un laser situé à une extrémité de la fibre s'allume et s'éteint pour transmettre chaque bit. Les systèmes à fibre optique modernes, équipés d'un seul laser, peuvent transmettre des milliards de bits par seconde : le laser peut s'allumer et s'éteindre plusieurs milliards de fois par seconde. Les systèmes les plus récents utilisent plusieurs lasers de couleurs différentes afin de transmettre plusieurs signaux dans la même fibre.
Les câbles à fibre optique modernes peuvent transporter un signal sur une distance considérable, jusqu'à 100 km. Sur une ligne longue distance, on trouve un poste de réception tous les 60 à 90 km. Ce poste abrite les équipements qui captent et retransmettent le signal sur le segment suivant à pleine puissance.
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